Bismuth

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Bismuth
Bismuth-3.jpg
Échantillon de bismuth.
PlombBismuthPolonium
Sb
   
 
83
Bi
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Bi
Uup
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom, symbole, numéro Bismuth, Bi, 83
Série chimique Métal pauvre
Groupe, période, bloc 15, 6, p
Masse volumique 9,79 g·cm-3 (20 °C)[1]
Dureté 2,5 (Mohs)[2]
Couleur Argenté-irisé
No CAS 7440-69-9 [3]
No EINECS 231-177-4
Propriétés atomiques
Masse atomique 208,98040 ± 0,00001 u
Rayon atomique (calc) 160 pm (143 pm)
Rayon de covalence 148 ± 4 pm [4]
Rayon de van der Waals 152 pm
Configuration électronique [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 32, 18, 5
État(s) d’oxydation 3, 5
Oxyde Acide
Structure cristalline Rhomboédrique
Propriétés physiques
État ordinaire Solide
Point de fusion 271,4 °C [1]
Point d’ébullition 1 564 °C [1]
Énergie de fusion 51 816 J·kg-1 [2]
Énergie de vaporisation 151 kJ·mol-1 (1 atm, 1 564 °C)[1]
Volume molaire 21,31×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 1,013×10-4 kPa (400 °C)

1,013×10-1 kPa (600 °C)
1,013×102 kPa (880 °C)

1,013×105 kPa (1 420 °C)[2]
Vitesse du son 1 790 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 2,02
Chaleur massique 122 J·kg-1·K-1 (20 °C)[2]
Conductivité électrique 0,867×106 S·m-1
Conductivité thermique 7,87 W·m-1·K-1
Énergies d’ionisation[5]
1re : 7,2855 eV 2e : 16,703 eV
3e : 25,56 eV 4e : 45,3 eV
5e : 56,0 eV 6e : 88,3 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
207Bi {syn.} 31,55 a β+ ε 2,399 207Pb
208Bi {syn.} 368 000 a ε 2,880 208Pb
209Bi 100 % 19 ± 2×1018 a α 3,14 205Tl
Précautions
Élément radioactif
Élément radioactif
Directive 67/548/EEC[6]
État pulvérulent :
Facilement inflammable
F



SIMDUT[7]

Produit non contrôlé
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
Page d'aide sur l'homonymie Cet article concerne l'élément chimique, le corps simple et les composés correspondants. Pour les autres significations, voir Bismuth (homonymie).

Le bismuth est l'élément chimique de numéro atomique 83, de symbole Bi. C'est le cinquième et dernier élément du groupe des pnictogènes (groupe no 15). Dans le tableau périodique, il se place entre le plomb de numéro atomique 82 et le polonium 84.

Le bismuth peut être théoriquement rapproché de l'antimoine Sb et de l'arsenic As, appartenant au groupe 5, mais aussi du groupe 4 représenté par l'étain Sn ou le plomb Pb. Dans la série du groupe 5 que représentent successivement l'azote N, le phosphore P, l'arsenic As, l'antimoine Sb et le bismuth, il existe une tendance croissante à former des sulfures stables plutôt que des oxydes. Son comportement est chalcophile.

Cet élément rare, dont le corps pur dit natif et les principaux composés étaient relativement bien reconnus, surtout dans les principaux centres miniers européens au moins depuis la fin du Moyen Âge, a été décrit avec précision et identifié en 1753 par le chimiste Claude Geoffroy le Jeune qui l'a séparé du plomb[8]. Le symbole chimique Bi a été proposé par le chimiste suédois Berzelius au cours de l'année 1814.

Il a été longtemps considéré par les physiciens comme le dernier élément stable de la classification[n 1].

Généralités[modifier | modifier le code]

Le corps simple bismuth est un semi-métal blanc d'argent, à reflet rougeâtre brillant, dur et cassant, dont tous les sels et les vapeurs sont toxiques, peu présent dans l'environnement (moins d'1 µg/m3 dans l'air rural, environ 1 mg/kg dans les sols, l'eau de boisson en apportant 5 à 20 µg/jour). Il est réputé présent en très faible proportion dans les organismes animaux, mais sa cinétique dans l'environnement et les organismes a été peu étudiée contrairement à celle d'autres métaux lourds. On ne lui connaît pas d'utilité en tant qu'oligo-élément : il n'a pas de rôle physiologique connu[n 2].

Sa structure électronique atomique correspond à [Xe] (4f)14 ((5d)10 (6s)2 (6p)3. Un don ou un enlèvement d'électrons de même statut quantique, si on excepte le spin, justifie les degrés d'oxydation +3 et +5, le premier degré étant bien plus fréquent dans ses composés car le second est contré par l'effet à l'inertie du doublet s, allié à sa remarquable symétrie sphérique. Le rayon ionique de l'ion Bi3+ avoisine 1,2 Å et celui de l'ion Bi5+ se réduit à 0,74 Å.

Petit lingot de 5 grammes pour 1,2 cm de diamètre, poinçonné 5.
Boulettes et cylindres de Bi métal

Le corps simple rare et ses composés encore plus communs avec le soufre et l'oxygène étaient sinon décrits bien connus dans la pratique par les mineurs médiévaux d'Europe occidentale à la recherche des filons de minerais chalcophiles, cuprifères, plombifères, cobaltifères ou argentifères. Le corps simple était, même assez fréquemment dans ces milieux miniers confinés sous la terre, présent à l'état natif sous forme de bismuth natif, il se distinguait de l'antimoine natif avec lequel il semblerait avoir été fréquemment confondu au cours de l'Antiquité au point de porter son nom dans sa racine adapté de l'arabe. Les spécialistes miniers des temps modernes connaissent déjà la réduction à l'air du bismuth. Et depuis ce temps, il entre dans la composition d'alliage.

Les effets toxiques du corps simple et des composés du bismuth ont longtemps été confondus par les autorités sanitaires novices avec ceux du plomb ou l'étain[9],

Fabriqué encore à une échelle semi-industrielle dès les années 1860 à partir de ses minerais sulfurés, dont le principale est la bismuthinite, ou à défaut avec ses minerais oxydés associés, il n'existe plus véritablement d'opération industrielle spéciale ou d'envergure dévolue à sa production car c'est depuis plus d'un siècle un co-produit du raffinage du plomb, et aujourd'hui à moindre titre un sous-produit de la métallurgie extractive du cuivre, de l'étain, de l'argent, de l'or, et surtout du traitement de minerais de tungstène après leurs extractions. La Chine, premier producteur mondial en 2010, le récupère essentiellement au cours de la flottation des minerais de wolframite.

Les principaux pays extracteurs de bismuth étaient ainsi avant le tournant du XXIe siècle la Bolivie, le Mexique, le Pérou, mais le Japon et le Canada, et accessoirement l'Espagne et l'Allemagne, sont des acteurs industriels pour la production annuelle de l'ordre globale de 10 000 tonnes. Les premiers pays ne disposaient pas tous des équipements en 1990 pour traiter les minerais de bismuth, d'abord l'enrichissement par flottation, puis le grillage des sulfures et leur réduction au carbone, pour finir par l'obtention du bismuth par fusion oxydante. Outre la voie thermique par fusion de zone, le bismuth métal raffiné et pur à plus de 99 % en masse peut être obtenu par électrolyse[n 3].

Petits boulons cylindriques, à embouts plus ou moins sphériques, Bismuth commercial à 99%

Le recyclage du bismuth métal ne peut se concevoir qu'avec des alliages à forte teneur connue dénommé en franglais scraps d'alliage[n 4].

Isotopes en physique atomique[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Isotopes du bismuth et Bismuth 209.

Le bismuth possède 35 isotopes connus, de masse atomique variant entre 184 et 218 u. Il ne possède cependant qu'un seul isotope naturel apparemment stable et réellement présent dans la nature, le bismuth 209, ce qui fait du bismuth un élément mononucléidique. On a longtemps considéré cet isotope comme stable, et donc considéré qu'il était le plus lourd des isotopes stables, et le produit final de la chaîne de désintégration du neptunium 237 (ou du plutonium 241). En réalité il a été montré à l'Institut d'astrophysique spatiale d'Orsay en 2003[10] qu'il était radioactif avec une demi-vie considérable, de 19x1018 années, soit plus d'un milliard de fois l'âge de l'univers.

Sa nature instable avait été prévue théoriquement. Il se désintègre par transition α d'énergie 3,14 MeV pour donner du thallium 205, stable.

Du fait de sa très grande demi-vie, il doit toujours être considéré comme stable dans toutes ses applications. Mais sur le plan académique, cette découverte est importante dans la mesure où elle valide des prévisions théoriques. L'élément le plus lourd possédant au moins un isotope stable est donc le plomb.

Occurrences dans les milieux naturels, minéralogie et géologie[modifier | modifier le code]

Plus encore que l'arsenic ou l'antimoine, l'élément Bi est chalcophile. Il se combine facilement au soufre et à ses voisins sélénium ou tellure, et se retrouve fréquemment avec les autres métaux chalcophiles comme le plomb ou le zinc. Ce n'est pas un hasard si depuis un siècle le débismuthage du plomb produit l'essentiel ou une forte proportion du bismuth mondial, ne laissant à la récupération des déchets des procédés électrochimiques de raffinage du cuivre qu'environ un dixième en masse. Mentionnons à titre anecdotique au niveau mondial le sous-produit du raffinage de l'étain par scorification ou du traitement de la cassitérite par l'acide chlorhydrique par voie aqueuse à chaud.

Cristaux de bismuth natif de 2 cm associé à la bismuthinite plus jaune et moins brillante, Huallatani, Mine du Potosí , Bolivie

L'élément apparaît dans les veines hydrothermales et les failles hydrothermales de l'écorce terrestre, notamment au moment des collisions continentales. Hormis le rare bismuth natif, ses principaux minéraux à usage de minerais sont la bismuthinite Bi2S3, la bismite Bi2O3α, la bismutite ou bismuthite (BiO)2CO3 ainsi que ses variétés diversement hydratées par exemple du type (BiO)2CO3. 2 H2O, un court moment exploitée à Meymac en Corrèze à la Belle Époque. Il ne faut oublier la tétradymite, l'eulytite ou eulytine Bi4(SiO4)3, la bismuthoferrite ou bismutoferrite FeIII2Bi(SiO4)2(OH), la bismuthotantalite Bi(Ta,Nb)O4, la bismoclite BiOCl qui ne sont point des minerais reconnus.

Les minerais de bismuth, sous forme de sulfures et minoritairement d'oxydes et de carbonates, sont très similaires à ceux de l'étain et du plomb. Le bismuth est présent dans une variété de sulfures complexes de cuivre et de plomb, souvent intimement mais le plus communément à l'état de traces sous forme de sulfo-antimoniures et de de sulfo-arséniures de cuivre. Le bismuth ne se trouve pas uniquement dans des veines hydrothermales, mais aussi dans des roches porphyres aurifères, où l'élément lourd est associé au cuivre et au molybdène. En 2010, la mine bolivienne de Tasna et le site chinois de Shizhuyuan seraient les seules centres d'extraction menant à une exploitation du bismuth comme produit principal.

Les géophysiciens considèrent qu'il s'agit d'un élément chimique rare de l'écorce terrestre, il peut être présent à une concentration massique de 0,03 g/tonne à 0,2 g/t, car il est plus abondant dans la croûte continentale que dans le manteau[11]. Une grande partie des aérosols contient une part plus conséquente d'élément Bi, car, bien que élément lourd, les composés halogénés du bismuth sont très volatils et s'envolent dans les airs pour environ un cinquième en masse dans les zones volcaniques en activité. Le 210Bi, plus encore que le 210Po et le 210Pb, est un excellent marqueur radioactif des aérosols volcaniques.

Corps simples et corps composés chimiques[modifier | modifier le code]

En dehors du bismuth à structure cristalline métallique, empilement atomique, il existe plusieurs bismuths moléculaires dénommés le bismuth atomique Bi, le dibismuth Bi2, le tribismuth Bi3, le tétrabismuth Bi4 et le pentabismuth Bi5.

Il ne faut pas oublier de nombreux composés du bismuth à partir du degré d'oxydation 3 et 5, mais aussi 4 probablement justifié par des associations quantiques d'orbitales inédites. Il existe les sulfures, les oxydes, les oxydes complexes dont le ferrite de bismuth, les hydroxydes, les oxychlorures, les nitrates et sous-nitrates, les sous-carbonates, les albuminates, les citrates, les phosphates, les carboxylates et les rares hydrures instables, les chlorures et autres halogénures... et un grand nombre de composés organométalliques de bismuth.

Les composés chimiques n'ont pas été connus à l'état relativement pur avant des périodes contemporaines récentes, à l'instar du bismuth métal pendant des siècles. Leurs caractéristiques physico-chimiques fines sont étudiées en principe dans chaque article spécifique, s'il existe, dans la rubrique chimie.

Caractéristiques physico-chimiques du corps simple métallique[modifier | modifier le code]

Le corps simple Bi est un semi-métal blanc argent, de réseau rhomboédrique ou de système cristallin trigonal aux reflets légèrement rosés ou rouges, à clivages faciles. Il peut être aussi gris rougeâtre. Il est fragile et cassant, de densité élevée entre 9,78 et 9,81[n 5]. Du point de vue mécanique, il s'agit bien d'un semi-métal, car fragile et cassant, en particulier à cassure lamellaire, il est facile à réduire en poudre dense. Sa pulvérisation fine engendre des vapeurs métalliques d'un bleu verdâtre.

La plupart des chimistes le considère néanmoins comme un métal lourd, de masse moyenne atomique avoisinant 208,980 uma, mais il faut signaler qu'il possède la plus faible conductivité électrique et thermique de tous les métaux solides[n 6]. Sa conductibilité thermique est environ cinquante fois plus faible que celle de l'argent.

Son point de fusion dépasse 270 °C, il atteint précisément 271,4 °C et son point d'ébullition se situe à 1 560 °C +/- °C. Le volume du corps simple bismuth solide se contracte lors de la fusion et inversement le volume s'accroît lors de la solidification ; c'est une caractéristique rare, partagée seulement par quelques corps simples comme l'antimoine Sb, le gallium Ga, le silicium Si et le germanium Ge, et quelques oxydes comme la glace H2O[n 7].

La danse d'un cube de bismuth en lévitation magnétique (alliage Bi avec faible teneur en Cu)

Il est aussi le plus diamagnétique des métaux, c'est un des rares solides fortement diamagnétique[n 8]. Il présente l'effet Hall le plus élevé. Ce faible absorbeur de neutron est opaque aux rayons X.

Il est fortement thermoélectrique, surtout au contact de l'antimoine.

Le bismuth chauffé fortement brûle à l’air avec une flamme bleue qui dégage des fumées jaunes d’oxyde de bismuth. Le bismuth se volatilise au rouge blanc. Il est inaltérable à l'air froid

Le bismuth métal est insoluble dans l'eau, mais il est soluble dans l'eau régale, dans l'acide sulfurique concentré à chaud. Il est attaqué par l'acide nitrique, mais ne l'est pas par l'acide chlorhydrique même à chaud. En fait, l'attaque de l'acide chlorhydrique et de l'acide sulfurique est très lente à froid, alors que si la dissolution est rapide dans l'acide nitrique, la solution obtenue contient du nitrate de bismuth hydraté qui cristallise en gros prismes obliques à base parallélogramme, incolore et déliquescent. Mais une dilution à l'eau, puis à l'eau bouillante permet d'obtenir les sous-nitrates de bismuth. Chauffés légèrement à sec, les sous-nitrates se transforment en nitrate. La calcination du (sous)nitrate de bismuth en présence de charbon actif et de carbonate de sodium est un vieux moyen chimique ultime de purifier le bismuth préalablement raffiné autrefois par fusion avec le nitre[n 9].

Ces propriétés de solvatation de l'ion Bi3+, en réalité sous formes hydrolysées d'ion bismuthyle BiO+ ou bismuthyle solvaté Bi(OH)2+ en solution aqueuse modérément acide, explique la possibilité de synthèse cristalline, si la précaution de conserver ou pérenniser le bismuth métal dès son obtention au degré d'oxydation zéro par un revêtement protecteur est prise[n 10]. En effet, la réduction par l'air du bismuth est connue depuis des siècles, à l'instar de celle du cuivre ou du plomb, à moindre évidence du cadmium. Il suffit par exemple de provoquer l'interaction ou réaction chimique entre ses dérivés sulfurés et oxydés pour obtenir du bismuth natif artificiel.

La solidification en beaux cristaux rhomboédriques, mis à nus en décantant la masse avant que la solidification soit complète, présente des points communs avec celle de cristaux de soufre. Sur les cristaux artificiels, une pellicule irisée d'oxyde de bismuth apporte un bel effet.

Cristaux de bismuth[modifier | modifier le code]

Cristal artificiel de bismuth. L'irisation est due à une couche très mince d'oxydation qui permet des effets d'interférences lumineuses.
Cristaux réticulés de Bi en pépite
Cristaux artificiels de Bi
Bismuth cristallisé artificiellement en barbe de plumes ou en dendrites, correspondant au Federwismut ou dentritischer Wismut des anciens mineurs saxons

Caractéristiques physiques du corps simple métallique[modifier | modifier le code]

  • Conductivité :
    • Il est le second métal plus mauvais conducteur de la chaleur après le mercure[9].
    • Sa résistance électrique (inversement corrélée à la conduction thermique) est ainsi très élevée (pour un métal). De plus, elle augmente fortement avec un champ magnétique, il a le plus important effet Hall de tous les métaux. C'est aussi le métal le plus diamagnétique[9].
  • Le bismuth possède la particularité (qu'il partage avec l'eau, le sodium, l'antimoine, le gallium, le germanium, l'argent et le plutonium) d'être plus dense à l'état liquide qu'à l'état solide :
    • Densité liquide : > 9,8 ;
    • Densité solide : 9,780 (cf. tableau des propriétés, ci-contre).
    • L'alliage plomb bismuth a ainsi une densité du solide quasiment égale à celle du liquide à la solidification (ou liquéfaction)
  • La capacité calorifique du bismuth solide s'écrit: Cp = 0,1077 + 5,2055 ×10−5 ⋅ T[1]; avec :
    • T en K
    • Cp en kJ/(kg⋅K)
Quelques caractéristiques thermodynamiques du bismuth[1]
Température
(°C)
Masse
volumique

ρ
(kg/m3)
Viscosité
dynamique

μ
(10−3 kg/(m⋅s))
Conductivité
thermique

λ
(W/(m⋅K))
Capacité
calorifique
à pression
constante

Cp
(kJ/(kg⋅K))
Commentaire
−173,15 0,1088 solide
0 9 790 7,87
(8,22)
0,122
(0,1219)
solide
25 7,92
(8,4)
0,1232
(0,1255)
solide
100 7,22 0,1271 solide
285 1,61 0,1522 liquide
300 10 030 0,1522 liquide
304 1,662 8,22 0,1522 liquide
365 1,46 liquide
400 9 884 liquide
451 1,28 liquide
500 9 846,67 liquide
600 9 638 0,998 liquide
800 9 423,33 liquide
1 000 9 150 liquide
1726,85 0,1506 liquide

Formes du bismuth métal[modifier | modifier le code]

Il existe une grande variété de mise en forme métallique : plombs de chasse ou de pêche, billes, billettes, boules, balles, globules, pastilles, nodules, perles, rondelles, cylindres, tubes, anneaux, lames, lingots, bâtons, disques, disquettes, bandes, bobines, barres, barrettes, brides, plaques, plaquettes, galettes, tranches, rubans, feuilles, grains, flocons, fil, aiguilles, granulés, copeaux, jetons, pièces, piécettes, petits et gros morceaux, bloc, bobines, bosse, tôle, matière concentré, micro-feuilles, microlames, poudre, poussière, ... parmi d'autres pièces et échantillons de formes précises.

Alliages[modifier | modifier le code]

Les alliages à base de Bi, Pb, Sn et encore Cd sont réputés depuis plus d'un siècle et demi pour leur fusibilité et leur masse volumique variable en fonction de la température. Bi2Sn2Pb fond vers 94 °C, il se dilate de °C à 35 °C, se contracte jusqu'à 55 °C à un volume plus faible qu'à °C, avant de se dilater à nouveau de 55 °C jusqu'à la fusion.

Un alliage de Newton fondant aux alentours de fond vers 94,5 °C était autrefois défini par 8 parties massique de Bi, 5 de plomb Pb et 5 d'étain Sn. Un alliage de Darcet fondant vers 93 °C l'était par 2 de Bi, une de Pb et une de Sn. Un alliage de Wood fondant vers 65 °C par 7 parties de Bi, 2 de Pb, 2 de Sn, et 2 de cadmium Cd.

L'élément est cité dans l'alliage par ordre d'importance massique.

  • AlBi
  • BiSb
  • BiCd
  • BiIn, BiInCd, BiInPbSn, BiInSn
  • BiPb, BiPbCd, BiPbCdIn, BiPbCdInSn, BiPbCdSn, BiPbIn, BiPbInSn, BiPbSn, BiPbSnInCd, BiPbSnIn, BiPbSnCd, BiPbSnAg
  • BiTe en particule ou en poudre
  • BiSn, BiSn à l'eutectique (morceau), BiSnCd, BiSnInPb, BiSnAg
  • InBi (composé fixe), InBi, InBiCd, InBiCdSn, InBiSn
  • PbBiSnCd
  • SnBiCuAg, SnBiZn
  • SnInAgBiCu
  • SnPbAgBi en particule ou en poudre
  • SnAgBiCu
  • Métal de Wood en bâton

Présentation des corps chimiques composés comprenant du bismuth[modifier | modifier le code]

Poudre de sesquioxyde de bismuth

Un des arguments chimiques pour le statut de métal du bismuth est la propriété basique de Bi2O3, ainsi que le caractère plus basique de Bi2S3 que le sulfure d'arsenic ou d'antimoine. Avec ces derniers, les composés les plus souvent mentionnés dans un cours de chimie sont la bismuthine BiH3 et le tellurure de bismuth Bi2Te3 semi-conducteur en chimie minérale, le sous-gallate C7H5BiO6 et le sous-salicylate de bismuth C7H5BiO4 pour la chimie organique.

La grande majorité des composés de bismuth possède l’étrange particularité de ne jamais être solubles dans l’eau pure. Du fait de l'existence du composé ionique BiO+ signalée plus haut en milieu aqueux, les différents nitrates, sulfates et chlorures de bismuth ne sont précisément solubles que dans de l’eau acidifiée. Mis simplement ou chauffés dans l’eau pure, ils se décomposent et laissent un dépôt blanc amorphe contenant de l’hydroxyde de bismuth Bi(OH)3, qui, en perdant une partie de son eau, donne de l'hydroxyde de bismuthyle BiO(OH). Ce dépôt possède un pouvoir couvrant remarquable, connu dès les temps médiévaux d’où son emploi en peinture sous l'appellation de "blanc d’Espagne" et en cosmétique sous le nom de "blanc de fard". Selon la légende chimiste, c'est ce dépôt blanc qui serait à l’origine de son nom, bismuth ou wismuth provenant de l'expression " weisse Masse en allemand, soit "masse blanche"[12].

Les sels de bismuth sont en général incolores, la couleur éventuelle étant le fait de l'anion et d'autres ions associés. Ils sont décomposables par l'eau. Rappelons qu'avec l'acide sulfurique, il se forme un précipité noir, insoluble dans les sulfures alcalins, et qu'avec les alcalis, il se forme également un précipité blanc, qui devient insoluble en présence d'un excès d'alcalis.

Leur mise en contact de fer ou de zinc à l'état métallique libère le métal bismuth par simple réaction d'oxydoréduction. La formation de bismuthine, corps gazeux instable, ne peut être obtenu qu'en très petite quantité ou à l'état de traces, encore faut-il procéder avec un mélange de métal magnésium (divisé) et d'acide fort. Le dépôt du test de Marsh[1] est très délicat à réaliser, voire impossible.

L'addition de phosphates solubles aux sels de bismuth donne un précipité insoluble dans l'acide nitrique étendu. Cela a permis au chimiste Chancel de proposer un dosage de l'acide phosphorique.

Le corps simple bismuth métal peut être dosé en le transformant préalablement à l'état de chromate et d'oxychlorure.

Le couple Bi(V)/Bi(III) se révèle un oxydant très puissant, très supérieur au couple de l'oxygène natif, O2/O2- ou gaz dioxygène / oxyde formé.

Les corps composés les plus connus sont :

  • sulfures
sulfure de Bi (III) Bi2S3 ou bismuthinite
sulfure double d'iridium et bismuth ou le minéral naturel changchengite
sulfosel (Ag,Cu)3 (Bi,Pb)7 S12 ou benjaminite
sulfotellurures de bismuth Bi2Te2S ou la tétradymite
sulfoséléniure de bismuth Bi2(Se,S)3 ou paraguanajuatite
  • séléniures
séléniure de bismuth Bi2Se3 connu avec le minéral naturel guanajuatite
séléniure de palladium et bismuth ou la padmaïte PdBiSe
  • tellurures
tellurure de bismuth Bi2Te3 semi-conducteur
tellurure d'antimoine et de bismuth BiSbTe en granules, poudres ou morceaux, parfois Bi0.55Sb1.5Te3 en billes, semi-conducteurs
Tellurure double de platine et bismuth ou la maslovite, minéral naturel
Tellurure de palladium, platine et bismuth, ou la michenerite
  • oxydes
sesquioxyde de bismuth III (en) Bi203 et ses trois variétés allotropiques, oxydes basiques. Bi2O3α correspond en minéralogie à la bismite monoclinique pseudo-orthorhombique, Bi2O3β à la sphaérobismoite ou bismuthosphérite tétragonale à structure de fluorine.
penta-oxyde instable Bi205, et quasi-inconnu sous cette forme, mais plutôt de structure NaBiO3 ou Bi2O5.Na2O, solide brun très fortement oxydant obtenu dans la soude, et insoluble dans l'eau, nommé bismuthate de sodium
  • oxydes complexes
ferrite de bismuth
germanate de bismuth
oxydes multiples Bi1.6Pb0.4Sr1.6Ca2.0Cu2.8O9.2+x ou Bi2Sr2CaCu2O8+x
  • peroxydes
peroxyde de bismuth IV Bi2O4
  • hydroxydes
Bi(OH)3 légèrement amphotère, à hydrolyse facile
  • oxyhalogénures
BiOCl (en) insoluble ou blanc de perle,
BiOCl.H2O
oxybromure de bismuth BiOBr
oxyiodure BiOI
Iodure de bismuth
Nitrate de bismuth pentahydraté
  • fluorures, chlorures, bromures et iodures
BiF3 à structure ionique, composés ioniques BiCl{{ind|3} (acide de Lewis)} ou BiBr3, iodure de bismuth (en) BiI3 semi-conducteur
BiF5
  • borates
borate de bismuth BiBO3
  • carbonates et sous-carbonates
carbonate de bismuth Bi2(CO3)3
sous-carbonate de bismuth Bi2(CO2)O2 ou (BiO)2CO3 correspondant au minéral naturel bismutite
Bi2O3(CO2). H2O
  • sulfates
Bi2(SO4)3
Vanadate de bismuth
  • nitrates
Bi(NO3)3
Bi(NO3)3.3H2O
Bi(NO3)3.5H2O
  • sous-nitrates
oxynitrate de bismuth III BiONO3
BiONO3.H2O insoluble dans l'eau
sous-nitrate de bismuth IV Bi5O(OH)9(NO3)4 Bi5O(OH)9(NO3)4
  • phosphates
BiPO4
Monophosphate AxB12−2xBi4 + x(PO4)12 avec 0 ⩽ x ⩽ 6, A et B métal alcalin, métal alcalinoterreux...
  • stannates
stannate de bismuth Bi2(SnO4)3
pentahydrate Bi2O3(SnO2)3. 5H2O
stannate anhydride Bi2O3(SnO2)3
Bi2O3· 2 SnO2
  • arséniates
arséniate de bismuth BiAsO4
arséniate de Bi et de Cu, soit BiCu6(AsO4)3(OH)6•3(H2O) mieux connu sous le nom minéral de mixite
  • aluminates
aluminate de bismuth Bi(AlO2)3
  • chromates
  • niobates
orthoniobate de bismuth III BiNbO4
  • tantalates
orthotantalate de bismuth BiTaO4
  • arséniures
arséniure de Palladiumm et de bismuth Pd2(As,Bi) (minéral Palladobismutharsenide en anglais)
  • antimoniures semi-conducteurs
antimoniure de bismuth BiSb
diantimoniure de dibismuth Bi2Sb2 semiconducteur
  • bismuthures
bismuthure d'erbium BiEr
  • vanadates
vanadate de bismuth BiVO4 en trois variétés polymorphes, orthorhombique connue sous le nom minéral de pucherite ou puchérite, de dreyerite ou de clinobisvanite.
  • molybdates
molybdate de bismuth Bi2(MoO4)3
Bi2MoO6
Bi2Mo2O9
  • titanates semi-conducteurs
Titanium tetraoxyde de bismuth Bi4O12Ti3
titanate de bismuth III Bi2Ti2O7
titanate de strontium dopé au bismuth, Bi-SrTiO3
  • zirconates
BiZrO
  • tungstates
Bi2(WO4)3
  • carboxylates
formate de Bismuth Bi(CHO2)3 ou Bi(CHO2)3
acétate de bismuth Bi(C2H3O2)3
héxafluoroacétylacétonate Bi(F3CCOCHCOCF3)3
néodécanoate de bismuth Bi(C10H19O2)3
citrate de bismuth III BiC6H5O7 ou BiC6H5O7
sous-citrate de bismuth (en association avec des antibactériens locaux, des antiulcéreux antiacides en comprimé pelliculé ou en association avec d'autres antibiotiques antibactériens ou antibactériens systémiques et d’autres antiulcéreux antiacides en gélule).
citrate de bismuth et d'ammonium Bi(NH4)3 (C6H5O7)2
citrate de bismuth et de potassium
oxalate de bismuth Bi2(C2O4)3
gallate basique de bismuth (antihémorroïdaire en association avec l'oxyde de bismuth)
sous-gallate de bismuth C7H5BiO6
sous-gallates hydratés C7H5BiO6 • x H2O
succinate de bismuth Bi2(C4H404)3 (avec d'autres antibactériens antiseptiques par voie locale en suppositoire)
sous-succinate de bismuth (BiO)2(C4H404) (en association avec d'autres fluidifiants de sécrétions bronchiques, expectorants, antibactériens systémiques, antiseptiques, le plus souvent en suppositoire).
gluconate de bismuth (avec le nitrate, en oligothérapie par des solutés buvables, en voie orale ou sublinguale)
  • salicylates et sous-salicylates
Sous-salicylate de bismuth C7H5BiO4, agent actif du pepto-bismol
  • Butylthiolaurate de bismuth C16H33BiO4S
butyl-thiolaurate de bismuthyle
  • iodobismuthite de quinine
  • naphthénates
Bi(naphthenate)2 ou dinaphthénate de Bi
  • sulfonates
trifluorométhanesulfonate de bismuth Bi(OSO2CF3)3 ou C3BiF9O9S3
  • albuminates
  • hydrures
bismuthine BiH3 instable et très souvent obtenu à l'état de trace
Tri(4-ethoxyphenyl)bismuthine ou C24H27BiO3
  • carbures
carbure de bismuth BiC
  • composés métalliques binaires
Mg3Bi2
  • composés organométalliques de bismuth
R3Bi alkyl-bismuthane
Triméthyl-bismuth Bi(CH3)3
Triphényl-bismuth Bi(C6H5)3
Dichloritri(o-tolyl)bismuth C21H21BiCl2
Bismuth Tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate) C33 H57 BiO6
Dichloro-(4-methylphenyl)-diphenylbismuth C19H17BiCl2
Dichlorotri(4-chlorophenyl)bismuth C18H12BiCl5
Tri(1-methoxy-2-methyl-2-propoxy)bismuth Bi(C5H11O2)3
Tris(2,2,6,6-tetramethylheptane-3,5-dionato)bismuth Bi(C11H19O2)3
BSO ou Bismuth silicone oxyde
  • composés siliconés
  • poudres nano
Oxyde de bismuth, cobalt et zinc (Bi2O3)0.07(CoO)0.03(ZnO)0.90
  • Électrolytes solides
Oxyde de bismuth stabilisé par l'oxyde d'yttrium (Bi2O3)0.75(Y2O3)0.25

Usages et utilisations techniques[modifier | modifier le code]

Le bismuth (semi-)métal, sous-produit obtenu à partir des traitements de divers minerais sulfurés, est employé en 2010 pour presque la moitié dans le monde comme simple additif d'alliages métalliques. Un quart à un tiers de la production mondiale est utilisé en électrochimie, notamment en galvanisation, pour confectionner des alliages fusibles à basses températures ou des pares-feux de sécurité, réaliser des soudures spéciales, fabriquer des munitions type plombs. Le dernier quart est utilisé par l'industrie chimique et pharmaceutique, la première incluant les spécialités verrières et céramiques[n 11].

Il est le constituant majoritaire de nombreux alliages à bas point de fusion tels que les alliages de Wood, de Rose ou de Field.

Il a aussi massivement été utilisé pour les alliages d'acier dès la fin du XIXe siècle.

Bismuth métal[modifier | modifier le code]

Comme le bismuth métal fond assez facilement et qu'il s'agit d'un matériau dense, il est utilisé pour la fabrication de moules métalliques à formes détaillées, aptes à un moulage de précision sous pression. Par exemple, il peut servir à fabriquer des modèles réduits, comme des "petites voitures de collection" à finition soignée ou des pièces techniques de maquettisme.

Il peut aussi servir de matière métal à mouler.

Alliages multi-fonctions[modifier | modifier le code]

Notez que à l'eutectique des alliages à bas point de fusion, soit à 48 % de bismuth en masse, on obtient essentiellement des alliages qui se contractent, et à plus de 55%, des alliages qui se dilatent. Un des premiers usages de ceux-ci est la soudure avec un matériel réduit a minima. L'alliage au plomb type 44 % en masse de Pb et 56 % en Bi dont le point de fusion équivaut à 125 °C permet de réaliser des soudures à froid. En électronique, allié avec l'étain (Sn 42 Bi 58), il est utilisé comme soudure (brasure) sans plomb (RoHS) à bas point de fusion.

L'alliage d'Arcet ou alliage de Darcet soit 49,2 % de Bi, 32,2 % Pb, 18,4 % de Sn fond avant 97 °C. Un métal de Wood soit grossièrement 50 % de Bi, 25 % Pb, 12,5 % de Cd et de Sn fond dans l'eau chaude à environ 70 °C.

Les alliages de Wood, de Rose ou de Field sont d'excellents fusible en électricité : on utilise fréquemment comme fil fusible, un alliage de bismuth et d'étain (40 % / 60 %), qui possède un point de fusion très bas.

Ce sont en conséquence des fusibles adaptés à la protection incendie ou à l'alarme thermique (thermo-alarmes) : ces alliages peuvent jouer le rôle de coupes-circuits électriques, de vannes de sécurité anti-incendie, par exemple en déclenchant une chute de colonne d'eau en présence de fumées chaudes ou de vapeurs. Dans les installations d'extinction automatique à eau, souvent communément appelées « sprinkler », on utilise parfois comme obturateur un mélange quasi-eutectique très fusible qui fond à 47 °C. Il est très proche d'un alliage utilisé comme joint verre-métal à base de bismuth (49,2 %), plomb (22 %), zinc Zn (18 %), étain Sn (8 %), calcium Ca (5 %), mercure Hg (4 %) et qui fond à 45 °C.

Ainsi les têtes arroseuses de sprinklers ou les prises de sûreté pour cylindres de gaz comprimés sont en alliages de bismuth.

Le bismuth lourd est un des ingrédients méconnus des "plombs de chasse" : ces « plombs » (ou plus précisément les grenailles) des cartouches « sans plomb », dont chevrotines, sont un alliage de plomb, d'antimoine et d'arsenic parfois remplacé par du bismuth. Pour mettre fin à la pollution par le plomb et aux nombreuses intoxications d'oiseaux, le bismuth (allié à 5 % d'étain) remplace parfois les « plombs » classiques. Ces derniers sont le plus souvent remplacés par de l'acier doux qui peut être « bismuthé » (contre l'oxydation), d'autant que les ressources connues de bismuth sont limitées.

Ces alliages denses peuvent être employés comme plomb de pêche.

Ces alliages avec Mn ont permis de mettre au point des aimants permanents, à champs coercitif élevé. Notez que l'on peut utiliser également l'oxyde de bismuth pour les aimants.

En plomberie, l'utilisation du bismuth, en substitution au plomb pour les assemblages techniques, est à l'étude. Ces alliages parfois utilisés en tuyautage et pour souder.

Il ne faut pas oublier que le bismuth est présent dans les éléments thermo-électriques, sous forme de Semi-conducteurs à propriétés thermoélectriques tels que Bi2Te3. Il permet la conception de thermocouples;

Industrie verrière, céramique et chimique[modifier | modifier le code]

Il est utilisé dans l'industrie verrière et céramique, notamment sous forme d'oxydes. Pour le verre et la céramique, l'oxynitrate ou sous-nitrate de bismuth, BiONO3, est utilisé comme pigment blanc dans le verre et dans la céramique. L'orthovanadate de bismuth BiVO4 est utilisé comme pigment vert-jaune pour le verre et la céramique. Pour l'émaillage, on utilise du borosilicate de bismuth. Le phosphate de bismuth est un composant des verres optiques ou flint glass.

Les composés du bismuth sont aussi employé comme pigment en peinture, l'oxyde Bi2O3 a été ou est utilisé pour obtenir du jaune, que l'on remarque sur les grues jaunes de chantier. L'oxychlorure BiOCl donne un pigment blanc. Ce dernier est employé pour fabriquer des perles artificielles. Ces propriétés sont utilisées en pyrotechnie.

Le carboxylate de bismuth reste un siccatif en peinture.

Ses dérivés sont employés par l'industrie chimique et la chimie des fibres artificielles, tels que les fibres acryliques, et des polymères. Certains, comme le sesquioxyde de bismuth Bi2O3, sont des catalyseurs, par exemple pour la vulcanisation du caoutchouc ou pour la synthèse de fibres textiles. Il a aussi été utilisé pour ignifuger des papiers ou polymères. Certains de ses dérivés sont assimilés à des retardateurs de flamme.

BiCl3 est aussi un efficace catalyseur de réaction chimique.

L'hydroxyde de bismuth, à l'instar du phosphate de bismuth, est un réactif de séparation du plutonium de l'uranium irradié.

L'hydrure de bismuth, aussi instable, volatil et réactif qu'il soit, permet de préparer des semi-conducteurs au germanium et soufre.

Le bismuth entre dans la composition de fongicides. Ces produits d'usage particulier ont la particularité d'être disséminés dans l'environnement.

Médecine, parapharmacie, soins du corps[modifier | modifier le code]

Ses dérivés comme les sous-nitrates et les sous-carbonates sont employés depuis des siècles en médecine et en pharmacie galénique, voire en parapharmacie, sous le nom de "magisterium bismuti", évoquant un dépôt insoluble à propriétés antiseptiques: Le bismuth a autrefois été utilisé dans la pharmacopée sous des formes variées, notamment par voie orale, contre l'ulcère gastro-duodénal et dans diverses indications digestives : diarrhée, constipation, colites, entérites. Il s'agit d'un calmant d'usage ancien pour les troubles digestifs, mais aussi d'un antiseptique pour les blessures et infections cutanés. Il a été également utilisé autrefois contre la syphilis.

Le nitrate de bismuth basique, Bi(OH)2NO3 autrefois dénommés "magistère de bismuth" était utilisé comme pansements gastriques ainsi que pour enduire les pansements pour brûlure, comme remèdes contre la diarrhée et en dermatologie. Il fallait que le bismuth soit chimiquement pur, sans traces même minimes d'arsenic, de tellure, d'argent ou de plomb qui forment des composés toxiques. Le bismuth sous forme soluble dans l'eau ou insoluble dans l'eau en posologie excessive a été interdit en France après de nombreux problèmes d'intoxication graves lors de traitement médicaux.

Les dérivés bismuthiques de la chimie organique font néanmoins toujours partie de la pharmacie médicamenteuse, mais à très faibles doses et sous forme de produits purs et insolubles dans l'eau depuis le constat inquiétant de métabolisation du bismuth et l'occurrence d'encéphalopathies graves causées par forte absorption thérapeutique[13]. Les sels insolubles, à absorption digestive limitée constituent encore de remarquables pansements : parmi eux, les nitrates et carbonates basiques de bismuth, à fort pouvoir couvrant, montrent des propriétés antiacides et antiseptiques, réduisant drastiquement les fermentations. Ces couches salines en se divisant permettent une forte adsorption chalcophile, le bismuth fixant facilement les gaz soufrés en se minéralisant en sulfure de bismuth Bi2S3 qui colore alors les fèces en noir. Comme le bismuth est opaque aux RX, il faut suspendre ce type de pansement avant une exploration radiologique du tube digestif qui nécessite la progression de substances de contrastes spécifiques.

Il est encore utilisé dans les traitements de la leucémie. Certains oligothérapeutes à dose faible le recommandent encore pour combattre des infections virales répétées, perpétuant le plus souvent des réactions inflammatoires douloureuses, tels certains maux de gorges décrits en laryngite ou pharyngite[14].

Il s'agit en effet d'un des biocides naturels connus: il a été utilisé dans certains désinfectants sous forme de sesquioxyde de bismuth, mais comme le mercure, il a été remplacé par des produits moins toxiques et/ou dégradables. Son action biocide envers les micro-organismes intestinaux vecteurs de maladie ou les développements viraux justifie à l'aide de (sous)succinates de bismuth la thérapeutique par voie rectale sous forme de suppositoire pour les angines ou comme traitement antisyphilitique par voie parentérale. Les (inter)cures d'antibiothérapie font encore appel à des dérivés liposolubles, tels que le butyl-thiolaurate de bismuthyle ou l'iodobismuthite de quinine, par injections musculaires à dates programmées.

En cosmétique, en particulier pour les "rouges à lèvres" ou les "laques pour ongles", on utilise largement de l'oxychlorure de bismuth (BiOCl) ainsi que de l'oxynitrate de bismuth (BiONO3) pour sa brillance nacrée. L'oxychlorure de bismuth apporte un aspect perlé aux "rouges à lèvres", aux "vernis à ongles" et aux "ombres à paupières".

Le citrate de bismuth à 0,2 % est aussi utilisé dans une lotion de repigmentation des cheveux[15]. Les ions de bismuth réagissent en effet avec la fibroprotéine du cheveu (kératine) par l'intermédiaire du soufre également contenu dans cette lotion.

Dans certains pays, qui n'appliquent pas le principe de précaution stipulée en 1974 en France, ses dérivés entrent dans la composition de déodorants.

Commerce[modifier | modifier le code]

Le plus grand producteur mondial de bismuth est la Chine, à plus de 60 % dans les années 2010. La Chine serait également propriétaire d'environ trois-quart des quelques 340 à 350 mille tonnes de réserves reconnues et exploitables facilement, estimée à quarante années d'usage à un rythme de consommation annuelle stable de 9000 tonnes.

La France est nette importatrice de bismuth, d'après les douanes françaises, en 2014. Le prix moyen à la tonne à l'import était de 17 000 €[16].

Avant les années 2010, le prix de 100 g de bismuth très pur avoisinait 40 dollars US. Acheté en masse et conditionné à un degré moins pur, le kilogramme de bismuth pouvait se réduire entre 20 et 30 dollars US, atteignant parfois une dizaine de dollars US.

Toxicité environnementale[modifier | modifier le code]

Son écotoxicité est au moins pour partie connue. Celle de ses isotopes l'est moins, mais l'IRSN a produit une fiche pédagogique sur le bismuth 210[17].

Le métal Bi est réputé être le moins toxique des métaux lourds, ou en tous cas, celui dont les effets sont les plus rapidement réversibles.

Toxicité pour l'homme[modifier | modifier le code]

Son mode d'action physiopathologique a été peu étudié et n'est pas encore compris, mais en 1860, plus de 100 ans avant son interdiction presque totale en France (en 1974), Antoine Béchamp (contemporain de Pasteur, professeur à Montpellier), dans sa thèse de médecine (« Préparation et les caractères du sous-nitrate de bismuth ») en collaboration avec C. Saintpierre, mettait déjà en garde quant à la toxicité des sels de bismuth.

Des sels de bismuth dont le salicylate de bismuth ont été testés parentéralement aux humains contre la syphilis, avec des effets secondaires graves liés à sa toxicité (gingivostomatite avec « ligne de bismuth » — taches noires sur les gencives, haleine fétide, salivation), dégâts sur le foie, le rein, et surtout effet neurotoxiques affectant l'ensemble du système nerveux central. À la différence des autres métaux lourds, ses effets toxiques semblent disparaître après quelques mois, mais ses effets sur l'embryon ou le fœtus ne semblent pas avoir été étudiés, pas plus que ses impacts sur les ouvriers qui y ont été exposés.

Ses vapeurs sont toxiques.

Les chélateurs, la D-pénicillamine et son dérivé N-acétyl sont des antidotes qui se sont montrés efficaces sur la souris intoxiquée par du citrate de bismuth par voie intrapéritonéale[18].

Le bismuth ingéré n'est quasiment pas retrouvé dans le plasma (normalement inférieure à 1 ron 10), ce qui montre qu'il est partiellement absorbé par le tube digestif.

En dépit de mises en garde datant de plus d'un siècle, le bismuth était avant 1974 utilisé à posologie élevée, sans période d'interruption et sans aucune limitation de durée. Des précautions d'emploi édictées dès avant 1910 demandaient qu'en raison de sa toxicité, le bismuth soit prescrit en cures discontinues, mais laboratoires et médecins ont encouragé son usage thérapeutique qui en 10 ans (de 1964 à 1974) avait doublé atteignant 800 t/an en France.

Les progrès de l'épidémiologie ont permis en France dès 1974 d'attribuer de manière certaine à l'ingestion de bismuth médicamenteux des encéphalopathies survenant généralement en 2 phases : une phase prodromique (troubles non spécifiques de type asthénie, insomnie, céphalées perte de mémoire) précédant une phase aiguë (avec des troubles neurologiques graves rappelant les symptômes induits par d'autres métaux lourds tels que le plomb ou le mercure ; dysarthrie, ataxie, troubles de la marche, myoclonies, tremblements, désorientation, agitation, troubles de la mémoire, état confusionnel, hallucinations, convulsions).

Heureusement, l'interruption de la prise de Bismuth était suivie d'une amélioration clinique en quelques jours, avec toutefois une persistance durant quelques mois d'asthénie, de problèmes de mémoire, de sommeil et/ou de céphalées.

Après environ un millier de cas repérés en France et en Australie, le ministère de la santé français a finalement interdit le bismuth à haute dose dans les médicaments[19],[20]. Il reste utilisé avec succès dans les affections de la sphère ORL à très faibles doses (oligothérapie) et par exemple, dans certains pays, sous forme de « sous-citrate de bismuth-colloïdal » (citrate (DENOL*) et complexe citrate de bismuth-ranitidine). Ces produits sont uniquement autorisés contre l'ulcère gastroduodénal où le bismuth semble assez toxique pour tuer la bactérie Helicobacter pylori, laquelle induit généralement ce type d’ulcère et est très résistante. Les doses de bismuth dans ce médicament sont toutefois bien plus faibles que celles qui étaient prescrites avant 1974 et chaque phase de traitement ne peut aujourd'hui excéder un mois maximum avec, entre deux traitements, un arrêt minimal de deux mois.

Histoire chimique et étymologie[modifier | modifier le code]

Un étymon double de l'allemand « weisse Masse » "masse blanche" ou mieux « weisse matte» "blanche matte" est souvent proposé pour expliquer l'allemand das Wismuth. Dans un modeste livret destiné à l'apprenti maître-mineur intitulé Ein nützlich Bergbüchlin paru vers 1527 le nom de wismuth apparaît sous la forme wißmad ärcz c'est-à-dire de minerai de bismuth (wissmatt ou wissmad), pour signaler qu'il est fréquemment associé aux veines cobalto-argentifères. Georgius Bauer dit Agricola le décrit avec précision[21]. il le nomme sous l'influence alchimique aussi cinereum plumbum ou plomb cendré proposant d'emblée une association intime d'un métal plus dense, qui serait le plomb, avec des cendres carbonées moins denses pour expliquer la curieuse réduction à l'air ou la réduction ipso facto du mélange des mélanges minéraux (sulfures/oxydes) en bismuth natif, d'aspect métallique.

Le métal lourd ou le bismuth natif est connu sous l'appellation bisemutum en latin médiéval et en langue alchimique, au plus tôt dès 1450 avec wismutum et au plus tard avec bisemutum vers 1530[22]. Il est attesté par le moyen-allemand wesemut en 1390. Il est probablement une adaptation d'un terme d'origine lointaine, en réalité arabe et/ou grec, qui a pu être réalisée par traduction du livre référence "De materia medica" de Dioscurides à partir du IXe siècle ou par rencontres postérieures de quelques spécialistes miniers. Les formes hypothétiques peuvent être :

  • b[i]sīmūtīyūn, qui serait une adaptation lettrée du vieux grec ψιμύθιον psimýthion ‚blanc de plomb‘
  • bi iṯ'mid ou bi' ’ithmidsignifiant trivialement 'semblable à l'antimoine‘, en supposant connue la similarité et la différence évidente entre bismuth natif et antimoine natif sur le site minier.

Ces deux dernières hypothèses sont les plus plausibles. Mais la tradition minière propose encore deux dernières hypothèses : la première est attachée à la dénomination du site minier Saint-Georges "in der Wiesen" à proximité du Schneeberg dans l'Erzgebirge saxon au XVe siècle pour la production de matte ou de masse de bismuth ou parfois simplement l'intense activité minière, la seconde rappelle que l'étymon wis(se)mat n'est qu'une masse ou matte blanche[23]. Il ne faut nullement condamner ces étymologies populaires ou pseudo-savantes qui ont le mérite de rappeler une ancienne réalité minière.

Fusion du bismuth pour la gravure

Le bismuth est évoqué abondamment dans les écrits du pseudo-moine bénédictin Basilius Valentinus du milieu du XVe siècle, dont on suppose aujourd'hui qu'il est le pseudonyme et le faire-valoir de l'éditeur allemand Johann Thölde vivant au début du XVIIe siècle. Trop associée aux arcanes d'une alchimie symbolique, cette matière rare n'est véritablement connue que des hommes de l'art minier ou familier des techniques métallurgiques. En témoigne la diversité de ces appellations synonymes plomb cendré ou "plumbum cinearum" en latin, antimoine blanc, étain de glace ou étain gris, glaure, weisse matte, vrai démorgon, nymphe,

Ses véritables promoteurs dans la science du siècle des Lumières restent les chimistes Jean Hellot, Claude François Geoffroy, Johann Heinrich Pott, Carl Wilhelm Scheele et Torbern Olof Bergman[24]

Dans les milieux autres que miniers ou techniques, de potier d'étain ou d'(al)chimistes, le bismuth a pu être parfois confondu avec l'antimoine, le plomb, le zinc ou d'autres métaux lourds. Mais c'est une facilité que les classificateurs scientifiques du siècle des Lumières ont empruntée pour mieux glorifier leurs études sérieuses.

Rappelons que le tain est à l'origine un alliage de plomb, d’étain et de bismuth réduit en feuille sur une surface miroir.

En 1830 la Saxe minière initie la première production industrielle de bismuth. Vers 1901, le débismuthage de plomb doux dans l'industrie commence à livrer une grande quantité de bismuth en sous-produit. L'essor des alliages contenant du bismuth est nette dès l'entre-deux-guerres et se poursuit dans les années 1950.

En 1953, la consommation médicamenteuse de bismuth en thérapeutique dépasse 150 tonnes par an. Les constats sanitaires néfastes déterminent les mesures tardives du ministère de la santé en 1974, opérant néanmoins un efficace recul du bismuth en pharmacie, à moins de 10 tonnes en 1979.

Mais, paradoxalement, l'emploi de composés du bismuth comme retardateur de flamme dans l'industrie plastique ou comme pigment dense dopent l'essor industriel du bismuth. La mise au point de munitions, en particulier de balles sophistiqués en bismuth, permet de réduire l'emploi du plomb trop polluant.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Il le reste non en théorie mais en pratique. Lire infra le paragraphe sur ses isotopes
  2. Comme il est assimilable et métabolisable par l'organisme vivant, tout chimiste lucide recommande d'appliquer le principe de précaution, à l'instar de l'aluminium, en rapport aux corps humains, animaux et végétaux.
  3. Pour les rares usages qui lui restent en pharmacie et en médecine dans les pays à organisations sanitaires correctes, la pureté est un véritable impératif.
  4. En dehors des unités de production, il ne semble pas organisé.
  5. Une valeur fréquente dans la littérature est 9,807
  6. Il est fait exception du mercure métal liquide pour la conductibilité thermique. D'une manière générale, tous les corps simples des éléments lourds tendent vers un état plus ou moins métallique.
  7. Le bismuth fondu coulé dans un tube en verre en détermine la rupture au moment de son changement d'état à température constante appelé solidification.
  8. Cela signifie que le corps simple métal n'est pas facilement magnétisable, qu'il résiste à subir une magnétisation et qu'il est repoussé par un champ magnétique.
  9. Une simple décomposition à la chaleur du nitrate donne le sesquioxyde de bismuth, correspondant au minéral naturel bismite, qui attaque les creusets plus fortement que l'oxyde de plomb ou litharge. Par voie humide, une poudre blanche d'oxyde de bismuth hydraté peut être obtenue par chauffage à ébullition prolongée d'un mélange aqueux de (sous-)nitrate de bismuth avec un excès d'hydroxyde de potassium. Le trioxyde de bismuth, pivot de la purification pour éliminer les traces de plomb, peut être réduit par le carbone. Notons que cette réaction de transformation des sous-nitrates en oxydes est connue de manière séculaire car le mélanges des deux sous-nitrates permettait de fabriquer le blanc de fard.
  10. Bi3+ existe en solution très acide, par exemple en présence d'acide chlorhydrique HCl 1M à concentration molaire.
  11. Cette répartition d'usage est toutefois contestée : le principal utilisateur, largement majoritaire, serait le champ ou continuum chimie industrielle - chimie des matériaux verriers ou céramiques élaborés - agrochimie - pharmacie - chimie de spécialités, laissant un peu plus d'un quart de bismuth purifié entrant dans la composition d'alliages et moins de 10% comme additif métallurgique par exemple dans les aciers.

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d, e et f (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. a, b, c et d (en) Mark J. Chagnon, Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology 4th ed. : Bismuth and Bismuth Alloys, vol. 4, John Wiley & Sons.
  3. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  4. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ , p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  5. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, , 89e éd., p. 10-203
  6. Entrée de « Bismuth, Powder » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais) (JavaScript nécessaire)
  7. « Bismuth » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  8. Geoffroy, « Sur Bismuth »,‎ , p. 190
  9. a, b et c Bismuth, propriétés chimiques, effets sur la santé et l'environnement
  10. (en) Pierre de Marcillac, Noël Coron, Gérard Dambier, Jacques Leblanc et Jean-Pierre Moalic, « Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth », Nature, vol. 422,‎ , p. 876–878 (DOI 10.1038/nature01541).
  11. Le clarke, selon le dictionnaire de géologie dirigé par Alain Foucault, opus cité, équivaut à 0,2 g/t ou gramme par tonne. Rappelons que le clarke d'un élément, valeur exprimée en % massique ou fraction massique type partie par million ou ppm est la teneur moyenne de cet élément donné, estimée au sein de la croûte continentale. La dénomination géochimique fait référence à Frank W. Clarke (1847-1931), géologue américain, suite à la proposition du géochimiste Wladimir Vernadsky en 1924. On notera qu'en dehors des zones concentrées en gîtes bismuthifères, la fraction massique de Bi est le plus souvent en moyenne inférieure à 9 mg/t sur des pans d'écorce terrestre.
  12. Proposition du cours de Maurice Cosandey
  13. Dossier Pharmacorama sur le Bi en pharmacologie. A l'étranger, il subsiste parfois en accès facile du citrate, sous-citrate et autres complexes de bismuth colloïdale destiné à la thérapeutique ancienne ci-dessus décrite.
  14. Oligothérapie du bismuth, à soi-disant propriété immunostimulante
  15. lotion capillaire au bismuth
  16. « Indicateur des échanges import/export », sur Direction générale des douanes. Indiquer NC8=81060010 (consulté le 7 août 2015)
  17. IRSN, Fiche pédagogique sur le bismuth 210
  18. INIST, cat.inist.fr
  19. Arrêté du 28 mars 1977 relatif à la réglementation applicable aux médicaments renfermant des sels de bismuth[PDF]
  20. Décision européenne du 20 septembre 1983 Retraits d'autorisation de mise sur le marché et de visas de spécialités pharmaceutiques (Bismuth)[PDF]
  21. Georgii Agricolae medici Bermannus, sive de re metallica. Basileæ 1530, S. 75 ff. Lire aussi Mark Chance Bandy, Jean A. Bandy: De Natura Fossilium des Georgius Agricola, (Textbook of Mineralogy) traduction du premier texte en latin de 1546, publié par The Geologigal Society of America Special Paper 63. New York 1955, S. 179.
  22. Friedrich Kluge: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache. 18. Auflage. (bearbeitet von Walther Mitzka), de Gruyter, Berlin 1960, page 866, Wismut.
  23. Pour la première hypothèse, Wismut. In: Wolfgang Pfeifer u. a.: Etymologisches Wörterbuch des Deutschen. 4. Auflage. dtv, München 1999, ISBN 3-423-32511-9, page 1574. Pour la seconde, Elke Grab-Kempf: Zur Etymologie von dt. Wismut. In: Beitraege zur Geschichte der deutschen Sprache und Literatur (PBB). 125, 2003, pp. 197–206, DOI:10.1515/BGSL.2003.197.
  24. C. R. Hammond: The Elements. In: David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 81. Auflage. CRC press, 2004, ISBN 0-8493-0485-7. N. Figurowski: Die Entdeckung der chemischen Elemente und der Ursprung ihrer Namen. Aulis-Verlag Deubner, Köln 1981, ISBN 3-7614-0561-8, pp 214–215. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, page 822.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Alain Foucault, Jean-François Raoult, Fabrizio Cecca, Bernard Platevoet, Dictionnaire de Géologie - 8e édition, Français/Anglais, édition Dunod, 2014, 416 pages. Avec la simple entrée "bismuth" page 43.
  • Anne-Marie TRISTANT, article « Bismuth  », in Encyclopædia Universalis, 2001. [2]
  • Bruce Herbert Mahan, Chimie, InterEdition, Paris, 1977, 832 p. (Traduction de University Chemistry, 2e éd., Addison-Wesley Publishing Company, Massachusetts, 1969 (ISBN 978-2-7296-0065-5)), en particulier pp 629-630.
  • Paul Pascal, P. Bothorel, Adolphe Pacault, Guy Pannetier (dir.), P. Bothorel, R. Dolique, L. Domange, P. Pascal (rédacteurs), Nouveau traité de chimie minérale : Arsenic, antimoine, bismuth, Volume 11, Masson, 1958.

Autres liens[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Liens externes[modifier | modifier le code]


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés